隧道围岩稳定性判别方法论文

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隧道施工设计中的围岩稳定性分析方法研究

智能化和自动化技术的应用
利用人工智能和大数据技术进行围岩稳定性预测开发自动化监测和预警系统，提高施工安全性利用机器人和自动化设备进行隧道施工，提高效率和质量利用虚拟现实和增强现实技术进行施工模拟和培训，提高施工质量和效率
跨学科融合和交叉创新
围岩稳定性分析的未来发展趋势将更加注重跨学科融合和交叉创新跨学科融合可以带来新的思路和方法，提高围岩稳定性分析的准确性和可靠性交叉创新可以促进不同学科之间的交流和合作，推动围岩稳定性分析技术的进步和发展跨学科融合和交叉创新将为围岩稳定性分析的未来发展提供新的机遇和挑战
实践应用中常见的围岩稳定性问题及解决方法
围岩稳定性分稳定性分析的准确性和可靠性
围岩稳定性分析的未来发展
分析方法的改进和创新
引入新的数据分析技术，如机器学习、深度学习等改进现有分析方法，提高计算效率和准确性结合工程实践，开发新的围岩稳定性分析方法加强与其他领域的交叉学科研究，如地质力学、岩体力学等
经验公式法
原理：根据大量实测数据和经验总结出的公式
适用范围：适用于各种地质条件和围岩类型
优点：简单易用，结果可靠
缺点：需要大量的实测数据和经验积累
围岩稳定性分析的流程
收集资料和现场勘查
收集地质资料：包括地形、地质构造、岩性、地下水等收集施工资料：包括施工方法、施工进度、施工质量等现场勘查：实地考察隧道施工现场，了解围岩实际情况收集监测数据：通过监测仪器收集围岩变形、应力等数据
隧道施工过程中的围岩稳定性分析：实时监测围岩稳定性，及时调整施工方案和施工方法，确保隧道施工的安全和质量。
隧道施工后的围岩稳定性分析：评估隧道施工对围岩稳定性的影响，为后续运营和维护提供依据。

运用工程地质学判定隧道围岩稳定性

运用工程地质学判定隧道围岩稳定性【摘要】：地下隧道工程围岩的稳定性影响着工程的正常运营。

岩体的结构及构造、岩石的性质、岩体的天然应力状态、地下水、地质构造等因素都会对岩体的稳定性产生一定的影响。

本文结合实际对某隧道的围岩稳定性用数值分析法进行了判定，认为在判定这类围岩的稳定性判定时建立典型的弹塑性数值模型，选取特定施工阶段，应考虑到不同断层不同状态下对围岩的控制作用。

【关键词】：工程地质学；隧道围岩；稳定性；数值分析法【abstract 】: the underground tunnel project the stability of surrounding rocks affects the normal operation of the project. The rock mass structure and the structure, the nature of the rock, rock stress state of natural, groundwater, geological structure of rock mass factors such as the stability of will produce certain effect. Combining with the practice of a tunnel with numerical analysis the stability of surrounding rock of the judge, think that in making these the stability of surrounding rocks when deciding, establish the typical elastoplastic numerical model, choose specific construction stage, should consider to different fault state of surrounding rocks under different control function.【key words 】: engineering geology; The surrounding rock; Stability; Numerical analysis method地下隧道工程围岩的稳定性影响着隧道的正常运营。

隧道开挖围岩稳定性分析

隧道开挖围岩稳定性分析摘要：我国西部地区地质条件复杂，存在岩溶、高地应力等复杂地质体。

隧道穿越这些复杂地质构造时，会产生严重的变形破坏。

如果处理不当，可能造成重大事故，造成人员和财产损失。

在开挖过程中，不同的开挖方法对隧道围岩的影响也会不同，导致隧道围岩应力重分布的差异很大。

围岩应力应变随开挖断面的变化而变化。

目前，对围岩稳定性的判断方法主要有理论分析、工程类比和数值分析，其中数值分析法是最适合分析隧道施工的方法。

关键词：隧道开挖；围岩；稳定性1地形地貌隧道高程93.05m～640.1m，相对高差547.05m，地层岩性主要为中侏罗统自流井组（J2Z）和沙溪庙组、下侏罗统和上三叠统香溪组（t3-j1x）。

岩性为砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，含薄层炭质页岩、炭质泥岩。

2软弱岩群稳定性2.1软岩地层工程地质特征单轴抗压强度小于30MPa的岩层称为软岩。

软岩地层具有强度低、孔隙率低、胶结程度高、受构造面切割和风化影响大等特点。

在隧道围岩压力的作用下，工程岩体具有明显的变形。

软岩隧道围岩具有强度低、结构软弱、易吸水膨胀等特点，隧道围岩变形较大。

2.2软岩地层围岩变形分析对于围岩是否会发生较大变形及变形量，支护压力和地应力作用下隧道围岩相对变形及掌子面变形预测公式如下：式中:εt一一隧道径向相对变形，指径向挤压变形量和隧道半径或者跨度之比;εf一一隧道掌子面相对变形，指掌子面挤压变形量和隧道半径或者跨度之比;σcm一一岩体单轴抗压强度;σci一一岩石单轴抗压强度;Pi一一支护压力;Po一一隧道中的原岩应力，取3σ1–σ3，即σmax。

3坚硬岩组围岩稳定性分析根据切向应力准则，将围岩的切向应力(σo)与岩石的抗压强度(σc)之比作为判断有无岩爆及发生岩爆等级划分原则，结果表明:σo/σc<0.30一一一一一一一一一一一无岩爆σo/σc介于0.30～50一一一一一一一轻微岩爆σo/σc介于0.50～0.70一一一一一一中等岩爆σo/σc>0.70一一一一一一一一一一一强烈岩爆由于地下洞室的开挖，原地应力状态将受到一定程度的扰动，在洞壁及其一定深度范围形成应力的二次分布和应力集中。

隧道围岩的稳定性分析与评价

隧道围岩的稳定性分析与评价隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道的稳定性对于交通运输的安全性和效率起着至关重要的作用。

因此，对隧道围岩的稳定性进行分析与评价显得至关重要。

本文将从不同的角度对隧道围岩的稳定性进行探讨。

首先，我们需要了解隧道围岩的特点。

隧道围岩是指隧道开挖时所遇到的周围岩石或土层，其特点主要包括力学性质和岩层结构。

力学性质包括岩石的强度、变形特性和破坏模式，而岩层结构则主要涉及岩层的纵向和横向切割裂缝、节理等。

了解这些特点可以为后续的稳定性分析提供基础。

其次，隧道围岩的稳定性分析可采用多种方法。

其中一种常用的方法是数值模拟，通过使用计算机程序模拟隧道开挖过程中的围岩响应，进而评估其稳定性。

这种方法可以考虑多种因素，如地下水位、地应力分布、围岩强度等，从而较为准确地预测隧道的稳定性。

另外，实验模型也是评价隧道围岩稳定性的重要手段。

通过在实验室中制作隧道围岩模型，并施加不同的荷载，可以观察和测量模型的变形和破坏情况，从而获得对真实工程的参考和指导。

接下来，我们需要关注隧道围岩稳定性评价的指标。

常用的评价指标包括围岩的变形和破坏程度、岩体的开挖后裂隙扩展情况以及周围环境对隧道围岩稳定性的影响等。

这些指标可以通过观测和记录岩体的位移、应力、应变、岩石裂隙的发育情况以及地下水位的变化等来评价。

此外，也可以通过进行各种力学实验获得更准确的参数值，从而提高评价的可靠性和准确性。

最后，我们需要考虑隧道围岩的稳定性评价的应用。

首先，对于已经建成的隧道，在设备和材料条件允许的情况下，可以通过监测围岩的稳定性指标，及时发现问题并采取措施进行修复和加固，以确保隧道的安全使用。

其次，对于正在建设中的隧道，稳定性评价可以帮助设计者选择合适的支护措施和参数，并为施工过程中的安全措施提供依据。

最后，对于规划中的隧道项目，稳定性评价可以帮助决策者选择合适的线路，避免潜在的围岩稳定性问题。

综上所述，隧道围岩的稳定性分析与评价对于交通运输的安全和效率至关重要。

郑颖人-隧洞围岩稳定性分析方法探索

不收敛作为边坡破坏判据
滑面上节点水平位移随荷载的增加而发生突变
(2)本构关系与屈服准则的选取
a.本购关系采用理想弹塑性模型 b.准则采用莫尔—库仑准则、
德鲁克—普拉格(D-P)准则
k F I1 J 2
I1，J2分别为应力张量的第一不变量和应力偏张量的第二不变量。
图3 各屈服准则在π平面上的曲线

KN≤φαRabh
当轴向力偏心矩e0 ≥0.20h时，由材料的抗拉强度控制结构承载力

KN≤1.75φRabh/(6e0/h-1)
衬砌安全系数
弯矩图
轴力图
无初期支护时,衬砌结构安全系数表
衬砌厚度 h/m 开挖后应力释放率
最不弯距 /(KN 利位置 ·m
轴力 /M N
偏心衬砌安全距 e0/m 系数
围岩安全系数
0.25 30% 拱脚 486 2.64 0.18 1.36 1.15
0.25 50% 拱脚 428 2.74 0.15 1.62 1.22
（2）有初期与二次支护时的设计
初期支护：锚喷支护，喷层厚度15cm
计算时，锚杆支护以增加10%粘聚力代替二次支护：厚25cmC30混凝土
设计要求：
0.350D～ 0.672D
0.192D～ 0.362D
0.472D～ 0.896D
0.212D～ 0.410D
三心圆拱>扁平直墙拱>窄高直墙拱小断面（5×7.5×5）>大断面(10×15×10)
2 以塑性区大小为破坏判据的问题
位移值大小主要取决于弹模，塑性区
大小主要取决于强度
力学分析中还没有以塑性区大小的破

岩质隧洞围岩稳定性分析与强度参数的探讨

用公式表示 :
ω
=
s
τ
=
∫l ( c +σtanφ) d l
0
∫l
τd l
(1)
0
式中 :ω, s,τ分别为传统的安全系数、破裂面上的
抗剪强度和破裂面上的实际剪应力。将式 ( 1 )两
边同除以 ω,则式 (1)变为 :
1=
∫l
0
c
ω
+σ
tanφ ω
∫l
τd l
dl
0
(2)
∫l ( c′+σtanφ′) d l
拉破坏 ,说明拉裂安全系数小于 1,以强度折减法
的逆向思维 ,不断提高抗拉强度 ,直至出现第一个
拉裂塑性区单元 ,此时即为极限状态破坏强度 ,根
据式 (3)计算得到拉裂安全系数。
(2)抗拉强度较大时 ,安全系数大于 1,亦采用
折减强度按式 (3)求得拉裂安全系数。
3. 2. 2 计算拉裂安全系数的算例
163. com 基金项目 :青岛市科技计划项目 (08 - 1 - 3 - 48 - jch)
284
地下空间与工程学报第 5卷
全系数的计算方法 ,隧洞的设计仍然是经验性的。当前 ,研究者多采用有限元法计算出来的位移和塑性区大小来判断围岩的稳定性 ,但因为不知道围岩的真正破坏状态 ,所以这种判断因人而异 ,也是经验性的。近年来 ,极限分析有限元法在边坡稳定分析中取得了成功 [ 1 - 5 ] ,并逐渐在地基、基坑稳定分析中得到推广应用 [ 6 ] 。郑颖人、胡文清、张黎明等人 [ 7 - 9 ]开始将有限元强度折减法应用于隧道 ,由此求得隧道的剪切安全系数。最近 ,郑颖人、邱陈瑜、张红、王谦源等在文献 [ 10 ]中详细探讨了以隧洞周围位移或塑性区大小的不足 ,并提出计算土体洞室剪切与拉裂安全系数的方法。本文是将有限元分析引入岩质隧洞的稳定分析 ,除探索岩体隧洞的剪切安全系数与拉裂安全系数外 ,还要研究岩质隧洞围岩强度参数的合理选取问题 ,并对现行规范中采用的各级围岩强度参数作某些修正。

隧洞围岩稳定性评判的新思路和2

洞径10m时不同评判指标允许的拱顶最大沉降量时不同评判指标允许的拱顶最大沉降量(mm) 洞径时不同评判指标允许的拱顶最大沉降量
弹性模量（GPa）） 5.0~10.0 1.0~5.0 0.3~1.0 凝聚力（MPa）） 0.6~1.5 0.1~0.6 0.05~0.1 内摩擦角（°） 35~45 30~35 20~30
围岩类别
泊松比
经验公式
规范的规定
III IV V
0.25~0.30 0.30~0.35 0.35~0.45
3.79 10.73 120.00
10~25 20~60 30~80
西安理工大学水电学院岩土工程研究所
隧洞围岩稳定性评判的新思路和新方法
3 本课题组的新思路
修正围岩稳定性评判指标
允许最大位移
现场变形监测围岩的稳定性总变形围岩变形随掌子面推进的预测模型分析出位移损失现场位移监测变化速率
隧洞围岩稳定性评判的新思路和新方法
4 应用步骤
围岩变形随掌子面推进的预测模型分析出位移损失现场实测位移与允许沉降量对比，现场实测位移与允许沉降量对比，结合实测变形速率和现场支护系统的监测判断围岩稳定性根据具体情况提出紧急处理措施或适时支护方案现场监测及时反馈处理效果，现场监测及时反馈处理效果，直到满足要求时处理结束
R ( )2 r
西安理工大学水电学院岩土工程研究所
隧洞围岩稳定性评判的新思路和新方法
3.3 不同方法得到的允许沉降量对比
洞径10m时不同评判指标允许的拱顶允许沉降量(mm) 时不同评判指标允许的拱顶允许沉降量洞径时不同评判指标允许的拱顶允许沉降量
基于芬纳公式推导围岩类别经验公式规范的规定塑性区深度 2m III IV V 3.79 10.73 120.00 10~25 20~60 30~80 4.91 17.97 39.56 3m 6.41 24.07 51.74 4m 8.11 31.24 65.57 2m 6.11 19.09 41.83 塑性区深度 3m 7.98 25.52 54.71 4m 10.11 33.05 69.34 修正的临界位移公式

块体理论在隧道围岩稳定性分析中的应用

块体理论在隧道围岩稳定性分析中的应用摘要：本文以山西阳泉檀树岩隧道为工程实体,应用块体理论原理,建立了隧道和结构面的实体模型,详细介绍了块体理论的建模过程、块体边界条件的确定、块体的几何模型以及几何参数的确定，进而对块体的稳定性进行了评价,得出了较有益的结果，对檀树岩隧道超前地质预报提供了较好的依据。

关键词：块体理论围岩稳定性分析1、引言在坚硬和半坚硬地层中，岩体被结构面切割成各种类型的空间镶嵌块体。

在自然状态下，这些空间块体处于静力平衡状态。

当进行隧道开挖时，使暴露在临空面上某些块体失去原始的静力平衡状态，因而造成某些块体首先沿着结构面滑移、失稳，进而产生连锁反应，造成整个隧道围岩的破坏。

本文利用块体理论这一原理分析评价隧道围岩的破坏机制，从而进行隧道围岩的稳定性评价。

2、工程概况檀树岩隧道位于阳泉市盂县南娄镇白家沟村～檀树岩村～狮子坪村西。

设计为分离式隧道，单洞宽度约13m，双线隧道间距约为12 m，左线里程桩号为ZK8+982～ZK12+824，长3842m，右线里程桩号为K8+982～K12+787，长3805m；属特长隧道，隧道总体走向为北东-西南向。

本次进行评价的区段为进口左线（桩号：ZK9+168～ZK9+198），根据隧址区域的勘察报告，结合野外工程地质调查，该段不存在大的断裂构造和不良地质体，隧道围岩主要由二叠系上石盒子组(P2s1)和下石盒子组(P1x2)地层构成，岩性主要为黄绿～紫红色泥质砂岩和灰白色粗粒砂岩构成，该段岩层产状为120°～145°∠5°～8°。

地表部分区域为残坡积物覆盖，厚度一般为1～2m，植被较发育，与基岩接触面夹0～1.0m厚的风化夹层，以下中～微风化，通过掌子面的编录，节理以平面共轭X节理组30°～35°∠72°～80°和160～165°∠59°～81°为主，其规模为5～10m，间距为0.3～0.57m。

浅谈隧道围岩稳定性分析

浅谈隧道围岩稳定性分析近年来，数值分析在隧道工程领域的应用越来越广泛，成为隧道工程研究设计的重要手段。

数值模拟分析具有很多优点，主要有：①可以模拟复杂的地质条件、复杂的工程结构以及复杂的荷载、边界条件;②在隧道工程开挖过程中，如若用数值软件进行模拟的话，就能从应力应变云图、变形矢量图、位移变化曲线图等图中直接明了地观察岩土体变形过程中的应力场、位移场的变化。

与现场模型试验相比，数字模拟不用实际的工程材料、工程仪器以及具体的试验方案，而且数值模拟及时方便的调整相关的模拟参变量的大小，也能适时的停止模拟，观察某一阶段的应力应变，总的来说，数值模拟的效果有时甚至要远远好于现场模型试验 [1]。

余存鹏以明垭子软岩隧道为依托，通过FLAC3D数值模拟分析了现场施工引起的隧道围岩变形值，根据位移评判依据来评判隧道的稳定性[2];尚岳全等基于流固耦合理论，利用有限差分软件对含有破碎带的隧道围岩在饱水条件下的开挖稳定性进行分析，得到不同倾角的破碎带在开挖前后的渗流场特性、主应力特性和塑性区特性等结果，并在此基础上分析了地下水的存在对隧道围岩稳定性的影响[3];姚军，王国才等基于新奥法的基本原理要求，采用数值分析开展在不同地应力释放条件下围岩稳定性影响的研究，结果表明，地应力释放越大，锚杆承担的荷载越小，围岩的塑性区发展范围越大[4];廖军，杨万霞等采用有限元模拟分析某一公路隧道的施工过程，研究在不同的工况条件下，隧道围岩的稳定性，根据分析结果为隧道施工选择了合理的开挖施工方法[5]。

因此，在隧道工程中，通过采用数值模拟方法研究施工过程中围岩的应力、应变和位移变化，进而分析研究隧道施工过程中的稳定性，具有重要的现实意义。

2工程概况火石岗隧道为贵州省境内仁怀至赤水高速公路第6合同段中的一条中长距离分离式隧道。

隧道建筑界限净宽10.25m，净高5m。

左幅起讫桩号ZK38+273～ZK38+800段，全长527米，最大埋深100米;右幅起讫桩号YK38+300～YK38+827段，全长527米，最大埋深115米。

软岩隧道围岩支护稳定可靠性评价

软岩隧道围岩支护稳定可靠性评价摘要：本文在总结了影响隧道工程结构可靠性的各参数随机性的基础上，对比分析了复杂非线性系统可靠性研究方法的优缺点。

根据基于Poyting-Thomoson模型的隧道围岩支护体位移粘弹性解析解，运用Monte－Carlo 法，对典型软岩隧道围岩稳定可靠性状态进行了分析计算，得出了具有指导意义的结论。

该方法简便且易实现，对类似问题具有较高参考价值。

关键词：可靠性软岩隧道粘弹性Monte－Carlo法1引言本文拟结合浅埋软岩隧道围岩支护体位移粘弹性解和在计算机上即可简便实现的Monte－Carlo伪随机抽样方法，实现初期支护体施作前后围岩的稳定可靠性评价，以得到具有广泛意义和指导价值的结论。

Monte-Carlo法在复杂的非线性系统可靠度研究中的作用引起大家的高度重视。

若随机变量的联合概率密度函数为，则系统失效概率为通常上式只对两个变量的情况能够积分得出结果，而复杂非线性问题的变量一般多于两个，这种多重积分的求解是极端麻烦和困难的，甚至不存在解析描述。

此类问题用蒙特卡罗方法却能够得出具有足够精度的解。

2 隧道围岩位移的粘弹性分析图1. Poyting-Thomoson模型软岩隧道围岩在隧道开挖后的流变性是围岩位移的重要因素，支护前围岩瞬时弹性位移已释放完毕，作用在支护上的压力主要是围岩蠕变引起的对支护的形变压力。

确定性有限元分析是当前稳定性分析的重要手段，但其模型建立具有一定的随意性和不确切性，各项参数的输入也可能存在较大的误差，这些因素都有可能导致有限元法分析结果失去一般性，且大量数值模拟的工作量太大。

随机有限方法是稳定可靠性分析的理想方法，但本文意在探讨一种简便而又不失一般性的稳定可靠性评价方法，所以在隧道围岩稳定性分析时选用具有广泛意义的解析方法。

基于在软弱岩体分析中应用广泛的Poyting-Thomoson模型(如图1)，本构关系模型为：根据文献[5]和文献[6]的研究，考虑支护时间及空间的滞后，取初始位移为0.5 。

隧道洞口段围岩的稳定性分析

图1 洞口段松散围岩失稳的简化力学模型 3.2洞口段开挖塌方的尖点突变模型考虑到拱顶围岩逐渐塌落的同时会引起拱顶外围围岩的塌落，于是将该部分围岩失稳引起的塌方量定义为损失变量Φ；顶板围岩具有初始强度，其刚度定义为μ。因此可建立洞口段拱顶围岩系统的总势能函数，
1尖点突变模型隧道洞口段松散围岩在正常的围岩压力作用下，其变形一般具有渐变特征。若开挖导致掌子面和洞顶临空，掌子面和洞顶围岩就会因一时无法适应应力重分布的较大调整，发生剪切和压裂破坏。加之支护不及时，会从掌子面失稳和洞顶局部坍落相结合的破坏形式，转换成以洞顶大面积坍塌为主的破坏形式。换言之，围岩变形会由相对稳定的渐变状态变为失稳扩展状态。可见，隧道洞口段松散围岩失稳具有突变特征，因此，可借助突变理论研究隧道洞口段松散围岩的稳定性。鉴于尖点突变模型的临界曲面容易构造，几何直观性强，本文采用尖点突变模型研究洞口段围岩稳定性，其势函数为
平衡曲面根的判别式为
∆=8u3 + 27v2（3）
该式是判断系统稳定性的主要判据。尖点突变模型的分叉集为 8u3 + 27v2 = 0（4）根据该式可以进一口松散围岩段的塌方概况 2.1塌方工程张德沟隧道按单向行车双车道分离式设计，左线起讫桩号 Z K 2 8 + 6 2 4 ～ Z K 2 9 + 7 1 5 ，最大埋深为 1 9 0 . 8 9 m 。隧道左线出洞口段 ZK29+675～ZK29+715，长度为40m，位于斜坡地带，坡高约30.0～40.0m，斜坡自然坡度约45°，出露岩性主要为含砾粉质粘土，局部基岩出露，基本无汇水条件。根据设计资料显示：该段为Ⅴ级围岩复合式衬砌，地层大致分为两层：隧道上覆第四系全新统坡积（Q4dl）碎石土，呈灰褐色-褐黄色、稍湿、稍密、土质结构不均，含大量风化岩碎块；下地层为强～中风化闪长岩，节理裂隙发育，岩体破碎，基本呈镶嵌破裂状态。隧道左线洞口段采用环形开挖预留核心土法施工，每循环进尺1m，初期支护采用锚网喷联合支护形式。当掌子面掘进至ZK29+708时，洞顶出现掉块，随着时间的推移，洞顶掉块并迅速发展为垮塌，向前延伸至 ZK29+711，向后延伸至ZK30+705。观察到在ZK29+705～ZK29+711段洞顶上方形成一个近似漏斗状的塌陷坑，向坑内观察，塌陷坑侧壁周围土体极为松散，坑内可见诸多折断的钢筋网。 2.2塌方特征及影响因素（1）塌方特征此次塌方表现出显著的特征：①属于洞口浅埋段贯穿型塌方，具有连带性，在掌子面前后均有塌方，且掌子面后的“锚+网+喷”初期支护被严重破坏； ②地表形成“漏斗”状的塌陷坑；③塌方稳定后，出洞口仰坡坡度接近80°。（2）塌方影响因素分析根据张德沟隧道左线洞口段的工程地质条件及现场的施工条件，分析认为影响塌方的客观因素是洞口段特殊的地质条件，即洞口段的埋深浅，上覆较厚的全风化闪长岩和含砾粉质黏土，岩体呈镶嵌破裂状；主观因素是开挖进尺过大，掌子面上部开挖后支护不及时，导致掌子面、洞顶、侧壁围岩失稳。 3隧道洞口段尖点突变模型 3.1力学模型隧道围岩体在未开挖扰动的情况下，围岩处于三轴应力状态下，出洞口段软弱围岩处于相对稳定平衡状态。在开挖作用下，浅埋洞口段松散岩体因无法适应应力重分布的较大调整而发生压裂破坏，软弱围岩存在下滑趋势。这是在隧道施工中常遇到的情况，会引发拱顶大范围的坍落甚至冒顶。图1为顶板围岩简化后的三铰链结构，图中p为上覆松散层对拱顶的均布压力，Qc为简化后中间岩柱对拱顶围岩稳定性的贡献，θ为三铰链结构中斜杆与水平方向的夹角。

海底隧道围岩稳定性分析现状及方法

海底隧道围岩稳定性分析现状及方法摘要：随着经济的快速发展，我国正处于隧道建设的高潮时期，在隧道建设上我国每年都投入大量的人力、物力和财力，这就迫切需要实现隧道建设高效与经济。

隧道施工过程中，洞室周围岩体发生应力重新分布，当这种重新分布应力超过围岩的强度极限时，将会造成围岩的失稳破坏，因此隧道施工过程中洞室围岩稳定性评价与受力状态研究就显得日益重要。

关键词：隧道；围岩；稳定性1隧道围岩稳定性影响因素分析现状1.1地质结构地质结构是多因素的综合影响，其中软弱结构面是影响隧道围岩稳定的一个重要因素，所谓软弱结构面是指相对发育软弱的结构面，即张开度较大，充填物较差，成组性好，规模较大，有利于滑移的优势方位的结构面。

由于结构面产状不同，与洞轴线的组合关系不同，对隧道工程围岩稳定的影响程度亦不相同。

这些结构面是岩体中的薄弱部位，它们的力学强度较低因此，岩体软弱结构面分布状况经常是围岩稳定与否的控制性因素。

1.2地应力水平围岩地应力因素对隧道工程围岩稳定性的影响是众所周知的，特别是高初始应力的存在。

岩石强度与初始应力之比（rc/σmax）大于一定值时，可以认为对洞室围岩稳定不起控制作用，当这个比值小于一定值时，再加上洞室周边应力集中结果，对围岩稳定性或变形破坏的影响表现就显著了。

海底隧道由于其处于海底，围岩前期固结压力较大，岩体在海水压力和自重应力下已经固结，海水压力即使是浅海地区也有几百千帕，对于海底软岩或是含软弱结构面的岩体，岩石强度较低，rc/σmax值较小，隧道拱底两侧会发生严重的应力集中现象，此外弱层内部会出现较大面积的塑性区。

1.3地下水地下水的存在及活动使它在隧道周围产生水利学的、力学的、物理和化学的作用几乎总是不利于洞室的稳定。

这种不利的作用大致体现在三个方面：①由于洞室开挖，地下水有了新的排泄通道，因此在洞周会产生渗压梯度。

而且经常是不对称指向洞内的附加体积力，增加了周围岩石向洞内的挤压力；②润滑作用。

公路隧道围岩与支护结构的稳定性分析

公路隧道围岩与支护结构的稳定性分析公路隧道工程施工的过程中，隧道开挖施工会对原本的土体结构造成较大的扰动影响，使原本处于平衡状态的土体结构被打破，此种状况下就极易产生隧道坍塌的事故问题，因此实际施工中，应充分分析隧道结构的力学分布状况，采取适当的支护方式对隧道结构进行支撑，通过人工干预的方式使隧道开挖结构的土体始终处于平衡状态，从而保障隧道施工安全。

对于支护方案的合理确定，需要有隧道围岩稳定性的参数作为支持，这也要求相关人员在隧道开挖时，应对其稳定性进行有效分析。

支护结构设立后，可以给出一个反向的作用力，用于控制土体结构变形的问题，从根本上达成稳定围岩结构的目的。

初期支护的主要作用是承载部分土体结构，保证施工空间的安全性，这就要求其刚度较大，承载能力较强，不会因荷载重量的增加产生变形问题，有效维系作用空间安全。

而支护结构和隧道围岩的结构安全与稳定性分析的准确性存在直接关系，这也突出了对其展开研究的重要性。

二、公路隧道围岩稳定性的常见分析方法隧道围岩稳定性分析时，可以结合工程的实际施工需求，选择局部分析或者全部分析，在近些年，隧道施工安全的问题备受关注，也先后提出了多种围岩稳定性分析的方法，在稳定性分析中各具优势，可以根据工程状况和施工环境等因素适当选择分析方法，为隧道工程的安全施工提供准确的数据支持。

1、地质类比分析法该种分析方式实际上就是在对公路工程区域的岩石特定和地质信息等参数进行获取后，对比以往的工程参数所得出的分析结果，在各类工程参数逐渐完善的基础上，将围岩稳定性形成了多个等级。

进行围岩稳定性分析时，可以根据以往的工程参数确定围岩稳定性的等级，之后结合国家的工程岩体分级标准，对支护结构的形式进行合理选择，确保支护结构的稳定性和荷载能力能够起到加固围岩结构的效果，降低围岩破损或者开裂的事故问题。

现阶段地质类比法已经成为隧道施工中的常见稳定性分析方法，有效提升了隧道工程施工的安全性。

2、图解分析图解分析需要在了解岩石结构特性的基础上，结合工程的作用力以及各个结构的连接形式和空间关系，采用投影的方式按照实际的比例得出相关的坐标，之后对其进行图解，从而实现对围岩结构性能和稳定性的准确分析。

浅谈围岩稳定性分析方法

浅谈围岩稳定性分析方法摘要：对于围岩稳定性分析方法进行了总结，简单地对这一领域的开展趋势作出了评述。

关键词：地下洞室；隧道；围岩稳定岩体力学是一门相对较年轻的学科，同时受制于岩体本身材料性质和几何形状的特殊性，其受力特点复杂，总结方法和结果非常复杂。

地下工程的失稳主要是由于施工中的开挖造成了围岩内部应力的变化而超过围岩自身强度的过程。

所以选择适宜的围岩稳定分析方法对于实际的工程应用来说，显得十分重要，关系到整个工程的平安和最终成败。

目前根据数学模型建立的围岩稳定分析方法主要分为以下四种。

我们在此进行分别讨论介绍。

在进行地下洞室的围岩稳定性分析时，会经常利用复变函数来计算围岩的内力，以此得到近似的弹性解析解。

【1】但是这种方法必须是以圆形隧道为根底进行计算。

众所周知，大局部隧道开挖尤其是公路隧道和地下洞室的开挖面都是不规那么的，这时候就要利用数学中的保角变换进行连续场函数的变换，而如何得到映射函数是其中的关键。

【2】当洞室形状并不复杂的时候，利用映射函数得到级数形式的近似解的级数项并不多。

而当地下洞室的开挖面极其不规那么时，利用映射函数所得到的解太过于复杂无法应用得出表达式。

为了解决这一问题，有人将求解过程方程化，编写成软件，得到围岩内力变化的近似解。

在计算机技术快速發展的今天，这种将求解方法和过程代数化，并结合程序编码加以利用的方法值得我们借鉴，能够大大地提高我们的工作效率，把我们从繁重的数学求解过程中解放出来。

方法在地下洞室的围岩稳定性分析中，解析法只适用于那些开挖面较简单的情况。

然而在实际的地下工程当中，我们往往面对的都是不规那么的开挖形状和围岩性质特性复杂的情况。

因此多数的具体工程应用中我们只能用具体的数值方法来求出我们想要的解。

数值方法众多，而这其中，有限元法应用最为广泛，我们在这里做主要介绍。

有限元法在土木工程的计算分析应用中已经非常成熟了。

它的根本原理是把连续体离散化为一系列的单元，用一个个独立的单元体分块近似表示需要求解的未知场函数。

关于大洞径隧洞围岩稳定性分析

关于大洞径隧洞围岩稳定性分析摘要：随着我国经济的不断发展，社会进程的日益加快，我国的隧道开挖工程也得到了充分的发展空间。

然而，在我国社会主义现代化建设工作的要求下，大洞径隧洞的需求量也愈来愈大，这就带给了隧道开挖企业以巨大的压力：在我国现今的地质条件下，大洞径隧洞的开挖过程中存在的许多的变量，如岩土自身特性的不确定性，天气的不确定性以及地质的多变性都严重地影响了大洞径隧洞的开挖工作的开展，且洞径愈大，变量也随之而愈大。

因此，如何有效控制大洞径隧洞开挖过程中的变量已经成为了现今每一个隧道开挖企业都极为重视的一个问题了。

本文将通过对围岩的稳定性进行全方位的分析，来达到提高开挖人员对大洞径隧洞开挖过程中的变量控制工作力度的目的。

关键词：大洞径隧洞；稳定性；岩土特性1、围岩稳定性分析在大洞径隧洞开挖过程中的意义围岩的稳定性是影响着整个大洞径隧洞开挖成效的一个主要因素：就我国目前的开挖技术来说，围岩的稳定性在开挖的过程中并没有能够得到有效的控制，这就意味着工程实施企业必须从其它的方面来弥补对围岩的稳定性不足的问题。

而在我国现今的地质条件下，大洞径隧洞开挖工程已经成为了一项存在变量极多的工程了，每一项工作的开展都会影响着整个大洞径隧洞开挖工程的进度及质量，这就要求各项工作的开展都必须具有一定的针对性，且必须能够协调好各个阶段与各个阶段、各项工作与各项工作之间的关系，尤其是在地质结构愈发复杂，开挖技术对地质结构的破坏不断加大，且大洞径隧洞本身所具有的岩土多样化等工程环境下，工程开展过程中各项工作的衔接更是尤为重要的。

这对工程管理人员来说，是一个考验，也是一个入职的条件：任何的管理工作是具有针对性和系统性的。

要想成为一个合格的工程管理人员，就必须在管理的过程中凸显出管理工作的系统性及针对性，从根本上确保对工程全局的控制。

而针对围岩的稳定性弥补来说，工程管理人员要突显出对其的管理工作的针对性和系统性，则必须对围岩的稳定性进行全方位的分析，就稳定性分析结果出发，制定出一系列的保障措施，从实效上实现对围岩稳定性的有效控制。

软岩隧道围岩稳定性分析

软岩隧道围岩稳定性分析随着现代社会交通建设的不断发展，越来越多的地下隧道被建造出来，为我们的生产和日常生活提供了更加便利的交通运输工具。

而隧道建设过程中，对隧道围岩的稳定性分析和评估则显得尤为重要。

其中，软岩地质条件下的隧道围岩稳定性分析更是需要引起我们的高度重视。

隧道围岩的稳定性问题一直是引起人们关注的热点问题，而在各种围岩类型中，软岩的稳定性问题尤为突出。

常见的软岩类型有页岩、泥岩、灰岩等，因为这些岩石通常具有较弱的抗压强度、较高的含水量以及较高的变形性能，因此在隧道建造过程中的稳定性问题就相对复杂。

在分析软岩隧道围岩稳定性的问题时，我们需要从以下几个方面入手：（1）软岩隧道围岩的整体性质软岩隧道围岩的整体性质是指软岩岩体的力学性质、物理性质等方面的综合体现。

隧道稳定性评估中，对于软岩隧道围岩的整体性质评估主要包括硬度、密度、抗压强度、容许应力以及岩体的几何特征等方面。

了解了这些方面之后，我们可以更好地研究和分析软岩隧道围岩的力学性质，从而更好地判断隧道围岩的稳定性。

（2）水文地质条件研究隧道围岩的水文地质条件，可以更全面地了解隧道围岩的水文地质特征，了解洞内和洞外的水文地质条件，从而总结出形成隧道围岩岩体的地质背景和围岩岩体的地质特点。

水文地质条件将对软岩隧道围岩的稳定产生重大影响，因为水文地质条件与岩体潜在力的大小和方向有关。

在软岩隧道中，水的渗透压强度可能会引起软岩围岩的较大变形甚至破坏，而且不同类型的软岩对水的渗透能力有不同的影响。

（3）隧道工程施工方式隧道施工方式通常取决于隧道的规模、地质条件以及成本等因素。

在进行软岩隧道建设时，我们需要根据具体情况采取相应的施工方式，同时我们还需要对施工过程中对软岩围岩的影响进行分析，以确保隧道建设的稳定性。

常用的隧道施工方式包括盾构法、掌子面法、全断面掘进法等。

这些施工方式对于软岩隧道的围岩稳定性有不同的影响，需要针对性地选择施工方式。

（4）隧道支护结构设计隧道支护结构设计是隧道建设过程中一个较为重要的环节，它会对隧道的稳定性产生直接影响。

隧道围岩稳定性判别方法研究

隧道围岩稳定性判别方法研究作者：张磊来源：《建筑工程技术与设计》2014年第30期1.概述隧道施工开挖就是在岩体中形成一个自由变形的空间，由于开挖导致原本处于挤压状态的稳定的围岩，解除了束缚力从而发生向洞内变形。

当这种松胀变形的程度超过了围岩本身承受能力，围岩就发生失稳破坏。

隧道开挖后，在地下形成的自由空间，原来处于挤压状态的围岩，由于解除了束缚而向隧道间松胀变形，这种变形大小超过了围岩本身的承受能力，便发生破坏[1]。

康红谱于1995年提出了隧道关键承载圈的概念[2]。

稳定性状态主要体现在围岩的变形速率逐渐稳定或者趋于零，相反，失稳状态主要表现在围岩变形速率突然递增，并超出极限位移量。

2隧道围岩稳定性判定方法在隧道施工中，主要根据容许极限位移量、位移变化率、位移加速度和变形速率比值判别这四种方法进行围岩稳定性判断[3][4]。

1）容许极限位移量的确定及失稳判别2）容许位移速率和基于加速度的围岩稳定性判据隧道容许位移速率指的是在确保围岩不产生有害松动的条件下，隧道壁面间水平位移速度的最大容许值。

这一值和隧道的岩体条件、隧道埋深开挖断面的尺寸等因素有直接的关系。

对于容许位移速率，目前尚无统一规定，一般根据经验选定。

3）变形速率比值判别法隧道施工中，预设计的初期支护全部施加后的围岩变形速率V与本断面实测围岩变形速率最大值U的比值，应不大于典型工程监控量测统计得出的阀值[5]。

3工程应用本文对于某隧道的稳定性研究主要基于最大容许位移量判别法，在预测和拟合容许极限位移量时，采用了回归分析法和BP神经网络模型，并引进位移敏感率的概念来改进单一的位移变化量。

以下选取本隧道典型断面A进行分析。

1）回归分析判定最大位移量依据最大位移值和位移速率进行隧道围岩稳定性判别是隧道围岩稳定性判别中最常用的判别方法。

根据规范规定，选用相应的函数对监控量测中的净空收敛数据进行回归分析处理，然后依据结果选择精度最高的作为回归函数，做出曲线图，以此推测最大位移值和位移速率。

隧道围岩的岩层分类与稳定性分析

隧道围岩的岩层分类与稳定性分析隧道是现代交通建设中不可或缺的一部分，而隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。

本文将从隧道围岩的分类和稳定性分析两个方面进行探讨。

一、隧道围岩的分类隧道围岩的分类是根据岩性和岩层结构特征来进行的。

根据岩性，可以将隧道围岩分为硬岩和软岩两类。

硬岩主要由花岗岩、片麻岩等坚硬的岩石组成，具有较高的抗压强度和稳定性。

而软岩则包括砂岩、泥岩等相对较软的岩石，其抗压强度较低，容易发生变形和破坏。

根据岩层结构特征，可以将隧道围岩分为均质岩层和非均质岩层两类。

均质岩层具有一致的岩性和结构特征，较为稳定，施工和维护较为简单。

非均质岩层则包括夹层岩、节理岩等，其内部结构不均一，容易发生变形和滑动，对隧道的稳定性造成威胁。

二、隧道围岩的稳定性分析隧道围岩的稳定性分析是为了评估隧道在其施工和使用过程中对岩层的稳定性造成的影响，并根据分析结果采取相应的措施进行加固和维护。

稳定性分析通常包括岩体力学参数的确定、岩体结构分析以及岩体稳定性评估等步骤。

首先，需要确定岩体力学参数，包括岩石的抗压强度、抗剪强度等参数。

这些参数可以通过实验室试验和现场观测等方法进行确定。

岩体力学参数的准确性对于稳定性分析结果的准确性至关重要。

其次，进行岩体结构分析。

通过对隧道围岩的构造特征进行分析，包括夹层的厚度和分布、节理的数量和角度等，来评估岩层的稳定性。

夹层和节理的存在都可能导致隧道围岩的滑动和变形，因此在设计和施工过程中需要采取相应的措施进行防护和加固。

最后，进行岩体稳定性评估。

根据岩体力学参数和岩体结构分析的结果，可以使用数值模拟和解析方法来评估隧道围岩的稳定性。

通过分析隧道围岩受力分布和应力集中情况，可以评估岩体的稳定性并确定采取的加固措施。

总之，隧道围岩的岩层分类与稳定性分析是隧道施工和维护过程中的重要环节。

通过对隧道围岩的分类和稳定性进行分析，可以评估其对隧道稳定性的影响并采取相应的措施进行加固和维护。

隧道施工中的围岩稳定性分析与处理

隧道施工中的围岩稳定性分析与处理隧道施工是一项复杂而又具有挑战性的工程，而隧道围岩的稳定性是确保隧道施工顺利进行的关键。

本文将从围岩的性质和特点、围岩稳定性分析方法以及围岩处理方法等方面探讨隧道施工中的围岩稳定性问题。

围岩的性质和特点对于隧道施工的稳定性至关重要。

围岩由各种类型的岩层组成，例如花岗岩、辉石岩等。

这些岩层具有不同的物理和力学性质，如硬度、强度、稳定性等。

此外，围岩的结构也非常复杂，其中可能存在节理、褶皱、断层等地质构造。

这些特点决定了围岩在隧道施工中的行为和稳定性。

在隧道施工前，我们需要进行围岩稳定性分析，以了解围岩的性质和行为，为施工提供科学的依据。

其中一种常用的方法是岩体分类。

通过对围岩性质进行调查和实验，我们可以将围岩划分成不同的等级，例如稳定等级、控制等级等。

这可以帮助我们确定需要采取的措施以及施工中可能面临的风险。

另一种常用的方法是地质雷达探测。

地质雷达可以通过发送无线电波，并测量其反射信号来探测围岩内的隐蔽结构和裂缝。

这可以帮助我们了解围岩的内部情况，以及可能的不稳定因素，如地下水位、断层、岩石裂缝等。

通过这些信息，我们可以更好地预测围岩可能面临的挑战和风险。

一旦了解了围岩的特点和施工中可能遇到的问题，我们可以采取相应的围岩处理方法来保证施工的安全和稳定。

例如，在围岩较为稳定的情况下，我们可以选择使用钻孔爆破的方法，通过控制爆破的强度和方向来破坏围岩，提供施工的空间。

在围岩较不稳定的情况下，我们可以选择使用支护技术，例如喷射混凝土、锚杆以及岩锚等。

这些措施可以增强围岩的稳定性，并防止围岩的坍塌和塌方。

此外，我们还可以采用地下水控制技术来处理围岩稳定性问题。

地下水是围岩稳定性的重要因素之一，过高的地下水位有可能导致围岩变软和溶解。

通过合适的排水和防水措施，我们可以有效地控制地下水位，从而降低围岩的水分含量，提高围岩的稳定性。

总之，隧道施工中的围岩稳定性是一项复杂而又重要的问题。